Un Absorbedor de Vibraciones Dinámico en Contacto con una Bola con Rigidez Ajustable y Características No Lineales
Autores: Hu, Ziqiang; Wei, Lei; Yang, Lin; Wang, Yansong; Fan, Yuanpeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Absorbedor de Vibraciones Dinámico en Contacto con una Bola con Rigidez Ajustable y Características No Lineales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vibración estructural
Absorbedor de vibraciones dinámico
Rigidez de contacto
Ecuaciones de respuesta en frecuencia
Respuesta dinámica no lineal
Supresión de vibraciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La vibración estructural siempre ha sido una gran preocupación en el campo de la ingeniería. Un absorbedor de vibraciones dinámico en forma de contactos con rigidez ajustable (CDVA) ofrece una supresión efectiva de vibraciones y puede mejorar los absorbedores de vibraciones dinámicas convencionales con alta sensibilidad a la desviación de frecuencia y dificultad para ajustar la frecuencia. En esta investigación, primero, basado en el modelo teórico del contacto entre una bola de goma y un cono interno, se verificó la viabilidad de cambiar el estado de contacto axial para modificar la frecuencia natural de la estructura utilizando una simulación de ANSYS. Se construyó un modelo teórico de la rigidez de contacto estática entre la bola y el cono interno utilizando la teoría de contacto de Hertz y la ley de Hooke, y se utilizó un modelo teórico de la fuerza restauradora elástica cúbica no lineal para caracterizar las propiedades de rigidez de la bola de goma durante el rebote compresivo. Se derivaron las ecuaciones de respuesta en frecuencia en estado estacionario de la estructura principal de vibración utilizando el método de promediado en conjunto con el modelo dinámico de dos grados de libertad, y se obtuvo la estabilidad de las soluciones a las ecuaciones de respuesta en frecuencia en conjunto con el criterio de determinación de estabilidad. Luego, se simuló y analizó el impacto de los parámetros de diseño del CDVA en la respuesta dinámica no lineal de la estructura principal de vibración. Los hallazgos resultantes pueden servir como guía para diseñar parámetros de absorbedores de vibraciones dinámicas. Basado en los principios del contacto bola-cono interno, se propuso una estructura de absorbedor de vibraciones dinámicas. Se realizó una prueba de diseño para verificar la corrección del modelo de rigidez de contacto, y se llevó a cabo un estudio experimental para investigar la ley de cambio en la rigidez dinámica y el amortiguamiento de la estructura principal del CDVA bajo condiciones de excitación dinámica. Finalmente, se construyó la plataforma de prueba de vibración de la estructura de viga soportada sólidamente, y se realizaron pruebas de supresión de vibraciones del CDVA en diferentes estados de compresión para investigar la ajustabilidad y viabilidad de la supresión de vibraciones del CDVA. Los resultados mostraron que el absorbedor de vibraciones dinámicas tenía buenas características de absorción de vibraciones y podía ser utilizado para la supresión de vibraciones de modo único de estructuras principales multimodales.
Descripción
La vibración estructural siempre ha sido una gran preocupación en el campo de la ingeniería. Un absorbedor de vibraciones dinámico en forma de contactos con rigidez ajustable (CDVA) ofrece una supresión efectiva de vibraciones y puede mejorar los absorbedores de vibraciones dinámicas convencionales con alta sensibilidad a la desviación de frecuencia y dificultad para ajustar la frecuencia. En esta investigación, primero, basado en el modelo teórico del contacto entre una bola de goma y un cono interno, se verificó la viabilidad de cambiar el estado de contacto axial para modificar la frecuencia natural de la estructura utilizando una simulación de ANSYS. Se construyó un modelo teórico de la rigidez de contacto estática entre la bola y el cono interno utilizando la teoría de contacto de Hertz y la ley de Hooke, y se utilizó un modelo teórico de la fuerza restauradora elástica cúbica no lineal para caracterizar las propiedades de rigidez de la bola de goma durante el rebote compresivo. Se derivaron las ecuaciones de respuesta en frecuencia en estado estacionario de la estructura principal de vibración utilizando el método de promediado en conjunto con el modelo dinámico de dos grados de libertad, y se obtuvo la estabilidad de las soluciones a las ecuaciones de respuesta en frecuencia en conjunto con el criterio de determinación de estabilidad. Luego, se simuló y analizó el impacto de los parámetros de diseño del CDVA en la respuesta dinámica no lineal de la estructura principal de vibración. Los hallazgos resultantes pueden servir como guía para diseñar parámetros de absorbedores de vibraciones dinámicas. Basado en los principios del contacto bola-cono interno, se propuso una estructura de absorbedor de vibraciones dinámicas. Se realizó una prueba de diseño para verificar la corrección del modelo de rigidez de contacto, y se llevó a cabo un estudio experimental para investigar la ley de cambio en la rigidez dinámica y el amortiguamiento de la estructura principal del CDVA bajo condiciones de excitación dinámica. Finalmente, se construyó la plataforma de prueba de vibración de la estructura de viga soportada sólidamente, y se realizaron pruebas de supresión de vibraciones del CDVA en diferentes estados de compresión para investigar la ajustabilidad y viabilidad de la supresión de vibraciones del CDVA. Los resultados mostraron que el absorbedor de vibraciones dinámicas tenía buenas características de absorción de vibraciones y podía ser utilizado para la supresión de vibraciones de modo único de estructuras principales multimodales.